深部找礦中放射性物探方法的應用效果研究

王憲鎮

在大范圍的礦產勘查中深部地質填圖是地質工作不可缺少的內容之一。在無法確定礦產覆蓋范圍，以及礦區巖層發育或風化程度的情況下，深部地質勘查工作一般都難以妥善進行。對于解決這類情況問題，研究探索其他深部找礦方法是很有必要的工作任務。除了現有的傳統深部找礦放射性物探方法外，新型的物探和化探方法能譜測量也慢慢被融入在找礦工作之中。地球物理勘探是以巖土物質之間不同的物理性質差異為根本，采用物理學中最基本的理論，在時空分布規律下，觀測研究地球物理場，從而解決深部地質找礦中存在的問題，地球物理勘探式有很多種類，重力勘探、電磁法勘探、地震勘探、放射性勘探和地熱勘探等都包括其中。通過地球物理勘查深部找礦，在不斷升級之中減少資源的短缺問題，確保資源的可持續發展，尤其是在尋找深部礦物的放射性物探方法研究上提出對策。

1 深部找礦中放射性物探的具體作業方法

1.1 XRF 物探中的干擾因素

地質工作自1970 年代中期以來，在國民經濟的發展中出現了重大的轉變，礦業生產任務的焦點涵蓋的固體礦物質從鐵礦石延伸到各種各樣的礦物質，尤其是貴金屬、有色金屬和稀有金屬礦石。深部找礦可以獲得數百米的地下礦化元素信息，解決了傳統放射性地球物理勘探深度不足的技術瓶頸問題。其工作原理是在斷層提供的通道中，斷層上方及附近土壤中存在鈾相關成礦元素異常，為土壤x 射線熒光測量提供了地質勘查依據。捕獲的土壤x 射線熒光異常有助于解釋地質異常的性質，提高地質異常解釋的準確性和可靠性。在眾多金屬礦區之中，其航空衛星深度測量結果顯示，一些存在的放射性元素一般都可以根據強度做出確認，即便是比較微小的暈圈也可以捕捉。有些情況下，因為礦床的規模不是很大，出露面積有限，從而這種方法的效果比較微弱。在成礦過程中，其相關的作用交代一般發育范圍較大，普遍金礦區的航空放射性測量會展現一種孤立的異常情況，還有可能在含有礦層構造的上部，發現不少的片面異常情況。一般可以依照航空測量結果中看到的強度變化結構和形態來規劃線型構造范圍。縱、橫向斷裂構的存在與絕大多數的金礦化有著不可分割的關聯。所以可以看到中亞金礦區會根據強度來圈定部位，西北方向的成礦與東北方向的向斷裂區域交叉部位產生復合狀況，而交代巖礦化帶的存在位置一般都是由等軸異常控制的。

在深部找礦中探尋預測內的物探模式，從而尋求最為直接的經濟收益，為持續優化深部找礦提供基于先進技術的幫助。假使深部找礦找不到所需礦產資源規模，可以為及時進行礦業權選擇爭取時間，節省大量的鉆探和開發成本。電勘探方法解決地質問題通過觀察和研究自然和人工電場的時空變化規律，在此基礎上發現導電巖石和金礦，物探異常的關鍵問題是信號信噪比較微小，導致找礦的難度也會大幅度提高。尤其是在一些干擾強度比較大的地區，常規物探方式一般都會效果折損，從而難以捕捉信息。對于這樣的問題，必須提高物探工作的深度、靈敏度以及分辨度，爭取能夠發現深部位置的有效物探訊息。磁勘探方法解決地質問題，是通過觀察和研究自然磁場的變化規律，重力勘探的方法是利用巖礦密度差，觀測研究自然重力場變化規律，從而解決地質問題。物探方法技術路線如圖1所示。

圖1 物探方法技術路線圖

近年來，通過對深部礦區的找礦勘查，國內放射性物探方法正在不斷進步。對綜合物探方法在多金屬礦找礦中的選擇進行了研究和探討，物探方法在找礦中的應用有望在鐵礦找礦中取得新的突破。在放射性物探中，誤差主要出在儀器的測量當中，誤差一般都以測點的偏差最具有代表性。如果對于這些誤差不加以糾正或處理，將極大地影響測量最終結果。相比較而言，儀器測量誤差是主要代表，關鍵來源有矩陣效應、被量測點的幾何效應、被量測點中元素分布的影響等原因。可見，用儀器進行物探測量時，存在的誤差的原因是矩陣效應導致，在譜線和測點重疊時出現錯誤數據，待測元素的X 射線計數率。

物探勘查中所得到的比例常數與目標元素含量相乘所得結果，除以初級射線、特征X 射線與散射射線的質量吸收系數相乘數值，得到X 射線率。由于深部巖體中不同點的元素含量是一個服從正態分布的隨機變量，因此在現場XRF 物探過程中，測量結果獨立于測量序列，在某一點測量也是隨機的。因此，XRF 物探實際上是一個隨機分布、隨機抽樣的過程，可以用統計或抽樣分布的數學模型來描述。

在含金、少硫化物脈和礦化帶中，地球物理勘探主要用于解決以下地質問題：在工程與鉆孔之間圈出非礦巖塊和電子導線，沿走向追蹤裸露礦帶，確定其連續性、延長性和非礦塊段，明確礦體段對應關系，發現并圈定礦體與礦柱，確定其夾緊位置，比較不良導體和波導層等。輻射地球物理方法與微震、電剖面、激發極化等方法相結合，發現和研究了網狀脈中石英單硫化物礦化的形態，并圈定了礦床。裂縫帶和構造裂縫帶（包括宿主礦）可以通過Hz 和HP 分量的局部極小值和變量，或者通過場的垂直和水平極化傾角的極小值（零值）來確定。利用超長波射電地球物理對比的地下變化（基于高壓特征異常、極小值和傾角標志變化等）也可以進行構造破碎填圖。在許多礦區，只有采用微震法和無線電波透視法，結合無線電波測深法和無線電波剖面法來解決構造問題，才能確定項目間的無采段，并對礦體進行追蹤和范圍規劃。

1.2 深部找礦X 熒光物探測量

雖然深部找礦中相同元素占有率有些偏差，但是當差異大于均方差值時，巖性才會被區分出來，特征元素含量的均方差值也就成為了分界點。為了確定深部礦床的位置，提前繪制了該區的地圖。表1 的結果是根據凝視儀所測量的某地區數據整理所得。

表1 不同巖石元素熒光物探數據比值表

由此可見，高As 值可用于判別雜砂巖與其他巖石，高Cu 值可用于判別角礫巖與其他巖石，低Cu 值可用于判別花崗巖與其他巖石。根據調查結果，對礦區深部找礦進行測繪可以得到較好的結果。

在激發極化的探尋中，尋找硫化物含量低的金礦不是一個簡單的問題。存在異常的范圍內一般會看到Au、Ba、Pb 以及別的元素金屬分散，而且位置的中心高點與激發極化異常的高值區相似。檢驗暈圈內的異常情況，中央位置打入4 個鉆孔都沒有看到礦體的存在。根據剖面觀測結果，在50 點～150 點上進行梯度準置工作，物探出現的K 曲線與雙層曲線相對照，上下部分別對應了其低極化與高極化的存在，高級化的最高值在7.895%。把極距增加到1885m 時，供電極要求在200 之上，K 值存在明顯的剖面下降，這就證明是有更深的介質層存在，且其極化率偏低。因此，介質的極化率控制在均勻狀態下，三層構成中部一層構成北部，并且第一層的趨勢向東北方向做出傾斜。

土壤測量可分為取樣回基測量和現場測量兩種方法。測量各粒徑樣品的x 射線熒光強度，并繪制各粒徑樣品目標元素的x射線熒光強度與樣品自然粒徑之間的關系曲線。從曲線中選擇目標單元強度最大或接近最大的點對應的粒度作為測量粒度。在深部找礦XRF 物探測量中，取樣位置的合理分布尤為重要。在每個測點上，將多個采樣點均勻分布在一個直徑為5m 左右的圓內進行XRF 采樣測量，取其平均值作為該測點的結果。如果非現場測量，則會收集一些巖石作為樣品進行測定，且對每一個樣品進行多方面測量，測量結果應取各試樣在同一測點的平均值。

2 深部找礦中XRF物探的應用效果研究

在某礦區，由于深部找礦軌跡下坡巷道含水量的影響，底板承受壓力。根據礦區防治水方針，需要降低巷道底板的排水壓力，以達到較好的排水效果。在布置鉆孔前，必須查明巷道底板灰巖埋深，確定結構發育情況。最后為深部富水區勘探布置提供參考資料。巖層電阻率的一般規律是泥巖電阻率低，砂巖電阻率高，灰巖電阻率高，如圖2 所示的地球物理解釋圖。

圖2 綜合剖面圖

在深部找礦區域的綜合剖面附近，電阻率曲線呈階梯狀，為低值異常特征，反映了不同巖石性質的接觸帶。表觀極化率振幅為2.22%，平均后視值為1.09%。衰減是0.55。異常具有低阻、高極化、高衰減的典型地球物理特征。據推測測點附近存在含水斷層構造，富水構造良好。對應的氡濃度為7500bq/m3，異常有一定的寬峰；地溫在2.95℃存在異常，呈尖峰狀態。氡氣和地溫的異常特征反映了強烈的構造活動。

XRF 物探測量方法反演結果表明，地層邊界明顯，灰巖界面清晰，垂向分離良好。從深部礦層巷道提取的材料可以準確定義灰巖界面，如斷面虛擬線所示。根據電阻率分布形態分析，其平均埋深石灰巖水平在本節巷道是35.5m，巖石表面上升350m，下降450m。根據開采數據顯示這里有斷層，XRF 物探測量方法勘探剖面的電阻率沿水平方向變化較大。低阻區斷層為含水異常區，形成了XRF 測量勘探結果。斷層線存在于4 個含水異常區。分析范圍為154.5m ～189.6m、288.7m ～329.9m、415.5m ～477.8m。

XRF 物探測量熒光異常可以分為兩種類型，土壤礦化異常和未知的異常，由X 射線熒光的礦體上部附近是熒光異常，未知的異常是礦體的上部附近未發現的異常X 射線熒光。當擴散到碳酸鹽時，衰減的能量很少，因為第四系覆蓋層粘土含水率高，因此X 射線能量下降明顯。在勘探碳酸鹽巖巖溶裂縫時能量被土層吸收，因此效果不明顯，所以綜合物探是一種綜合的縱向空間。通過一些參數可以看出，蝕變影響著磁化率，蝕變越高磁化率就會越低。由此看出，可以用蝕變程度來表示巖石的物性差異，磁場的低值重疊在一起，礦化相伴的熱液蝕變是負磁異常的主要原因之一，其余還有很多有可能出現的問題。根據許多問題綜合得出，大部分的脈狀裂隙回填沖蓋，以及網狀的鈷石礦化都和重要的淺成熱液礦體都分布在各個區域的等值線周圍。原因為一些成礦變化而產生破壞或者位移的礦點礦區，高梯度帶總磁化強度與強度低區域值之間，其空間關系會更加明顯。將精度較高的深部找礦物探方式加以應用，依照一些磁測最終結果進行規定和劃分，根據弱磁性巖的各種狀態和測試數據，以便于進一步研究金礦區的地質構造，使物探方面的應用效果成為可以實現的目標。

利用雷達物探方法在灰質基巖中探測深部找礦空洞和破碎帶，基本確定了礦洞的位置和大小，但第四系覆蓋層中礦產空洞的探測分辨率較低。在此基礎上，利用探地雷達對第四系蓋層進行低速異常圈定。通過雷達剖面和XRF 測量結果的比較，其中在沒有精確勘探的情況下存在低速異常，兩種物探方法相結合彌補了單一方法在深部找礦勘查應用中的不足，互為補充，互相印證，提高了深部找礦的確定性。

3 結語

本文研究了綜合物探方法在物探組合、工作參數、資料處理和解釋等方面的應用，為深部找礦的勘查提供了更加科學的手段。物探地位受到波動的大問題也就出在物探多解上，若想通過物理變量得出結論，其最終結果比較困難。深部找礦應采用XRF 測量物探法，對物理量的測量分析進行綜合，從各個方向說明工作區的地質情況。構造的確定是深部找礦物探方式選擇的主要問題。目前，對于XRF 測定結構還沒有系統的研究，怎樣提取XRF 的熒光信息是下一步的重中之重。依靠人工方法編制成果圖，用圖像來確定巖性界線解釋資料。如果能在未來的工作開發出一種利用XRF 熒光測量結果直接確定深部找礦邊界的方法，將大幅度提高XRF 測量物探技術地質填圖的速度，不僅可以提升找礦的效率，還可以讓測量結果更加精準。